激光作用下硅靶材的等离子体光谱强度分析

建立一套激光等离子体光谱测量实验装置,以Nd∶YAG调Q倍频固体激光器为激发光源,硅作为样品.获得了不同激光能量时的硅样品原子辐射谱图,从中提取硅在634 nm处的等离子体谱,分析等离子体谱强度的变化趋势,得到的实验结果与理论分析符合的很好.     

激光诱导Cu等离子体发射光谱的实验研究

利用Q－开关Nd：YAG激光器产生的1．06μm、10ns的脉冲激光聚焦在空气中的Cu靶上，观测了激光诱导的Cu等离子体发射光谱．采用激光能量为45mJ／pulse，分析了波长为440～540nm的空间分辨发射光谱．在局部热力学平衡(LTE)条件近似下，根据谱线的相对强度，得到等离子体电子温度约在10^4K以上．给出了靶面附近电子温度和谱线半高全宽的空间演化规律．     

激光焊接等离子体简化电流模型及应用

等离子体控制是解决高功率激光焊接的关键技术。为完善对等离子体控制技术 ,对焊接过程中等离子体电流的形成进行了理论分析 ,并将等离子体导电过程简化等效为一个具有内阻的电源模型。采用 3 k W CO2 激光器在不同激光焊接规范下 ,依据测量得到的等离子体电流计算得到了等效电源电压和等效内阻。最后依据此模型成功实现了辅助磁场对等离子体的控制     

气体对激光焊接熔深和等离子体行为的影响

利用1．7KW连续波CO2激光器焊接厚度为4mm的SUS304奥氏体不锈钢，分析了气体种类及压力对焊缝熔的影响，并利用调整摄像机拍摄等离子体照片，分析了等离子体的行为特征，试验结果表明气体压力减小，熔深增大，且达到饱和溶深，同时压力减小，等离子体数量也少，Ar气体情况下等离子体明显。     

通用固体脉冲激光器电源

本文报道一个可以用于红宝石、釹玻璃和Nd:YAG激光器的通用电源。     

激光诱导Cu合金等离子体光谱特性实验研究

采用调Q Nd:YAG激光器激发诱导Cu合金的等离子体,系统研究了等离子体光谱强度随时间演化特性,并探究了不同环境气氛对激光诱导等离子体光谱强度的影响.实验结果表明:信噪比最佳的延时选择与分析光谱线激发电位密切相关,而受环境气氛、分析元素的熔点、沸点影响不大;氩气和氦-氩混合气体环境与空气环境相比,激光诱导等离子体光谱强度明显增强.     

激光大气等离子体电子温度的空间分布特性

利用Nd：YAG激光器产生的1．06μm激光束（脉冲能量为500mJ，脉冲宽度为10ns，重复频率为10Hz）聚焦形成长约为8cm直径为5cm的激光大气等离子体柱，用光谱测量的方法，分别治平行于激光柬方向和垂直于激光束方向探测了该等离子体柱的空间分辨光谱，并由此反演得出电子温度空间分布特性．实验结果表明：激光大气等离子体中各种离子和电子呈橄榄形分布，即沿激光束方向分布不对称，而垂直激光柬方向对称分布，最高电子温度约为3000K．此结果对了解激光大气等离子体中各种处在不同状态的原子、分子和离子的空间分布特性提供了依据，进一步揭示了激光大气等离子体的微观结构．     

激光热应力切割玻璃实验与分析

CO２激光器平均输出功率为１００W时,通过聚焦光路在玻璃表面形成圆型的聚焦点。玻璃强烈地吸 收１０畅６μm的激光,激光能量被玻璃表面１５μm厚的吸收层吸收,形成局部的应力纹样分布（设定的切割线）。 介绍了淬火气嘴将冷空气吹到玻璃表面对受热区域进行快速淬火;１００W的激光能量照射玻璃表面,产生高于玻 璃软化的温度;吹气冷却形成应力集中的热应力层,使玻璃从切开的断口沿切割线断开,断口光洁。实验证明, 激光热应力切割玻璃的最佳速度是４００mm桙s。     

西德Stuttgart大学Dodel博士访问我校

应物理系邀请,西德Stuttgart大学等离子体研究所C.Dodel博士,在北京物理所进行短期科学合作和学术交流之后,于1987年11月29日至12月1日访问了西北大学。Dodel博士主要从事远红外激光器和光学开关的研究工作,并用此激光器从事等离子体的散射诊断。其研究利用横向激励大气压CO_2激光器辐射的9p(12)、9p(18)、9p(44)和10R(22)谱线泵浦D_2O振荡器获得11条新的远红外激光跃迁谱线。这些第一次发现的新谱线中至少有两条可达到D_2O最强谱线的效率。此实验是利用CO_2泵浦激光器来泵浦远红外激光振荡     

基于激光诱导击穿光谱技术的水垢成分分析

将1064nm激光聚焦到水垢上产生等离子体,通过分析水垢等离子体光谱,定性地证认元素钙和镁．通过10条钙原子谱线的Bohzmann图,计算得到水垢等离子体的电子温度是4793K．通过测量镁原子谱线285．21nm的Stark展宽,求得水垢等离子体的电子密度是6．1×1018cm-1．实验结果表明,激光诱导产生的水垢等离子体满足局部热力学平衡模型,并处于光学薄状态,等离子体的频率是2．2×1013Hz,韧制吸收系数为8．87cm-1．     

大尺寸磷酸盐激光钕玻璃批量制备技术研发及应用

为满足神光装置发展和未来国家专项工程对大尺寸激光玻璃的大量需求,上海光学精密机械研究所研发了以磷酸盐激光钕玻璃连续熔炼技术为核心的大尺寸激光钕玻璃批量制备技术.大尺寸磷酸盐激光钕玻璃批量制备技术是全新的工艺技术,先后攻克了除杂质、动态除羟基、除铂颗粒、小流量大尺寸成型、隧道窑退火过程玻璃易炸裂以及包边和性能检测等一系列关键单元技术,激光玻璃的所有指标包括荧光寿命、光学损耗、光学均匀性、包边剩余反射率等均达到神光装置的使用要求.使中国成为继美国之后第二个拥有大尺寸激光钕玻璃批量制造能力的国家.采用该技术已成功研制了一千多片米级尺寸N31型激光钕玻璃,并且应用于我国的神光系列装置,在中国工程物理研究院实现了1 053 nm激光波长5 ns脉冲宽度单束能量19.6 kJ激光输出.采用本技术研制的激光钕玻璃在国防、强场激光科技前沿、激光加工和医疗领域都得到推广应用.     

激光诱导液相基质等离子体电子温度的时间演化特性研究

通过单脉冲激光烧蚀MgSO4水溶液射流产生激光等离子体,通过调节ICCD门脉冲相对激光脉冲的延时,测定了液相基质中激光等离子体中Mg元素的时间分辨发射光谱.实验结果表明,当ICCD门延时在0.6μs-1.6μs范围内变化时,谱线强度随延时的增大逐渐减小,但减小的速度越来越慢;谱线的信噪比有一个先上升后缓慢减小并趋于稳定的过程.同时,利用Boltzmann斜线法对Mg原子谱线(518.36nm,517.268nm,516.732nm,383.829nm,383.230nm,382.935nm)进行拟合,得到了不同延时下Mg等离子体的电子温度范围为4772K-6281K,线性相关系数为0.958.拟合结果说明本实验条件下得到的液相基质激光等离子体满足局部热平衡条件.     

激光辐照效应的研究型物理实验探索

介绍了激光辐照效应研究型物理实验的教学探索实践，利用CO2激光对石英玻璃元件表面进行辐照处理，实现对元件亚表面裂纹等缺陷的修复，另外对CO2激光辐照热效应过程进行了理论解释。该实验可作为高年级本科生的专业选修实验，以及课程设计或毕业设计的研究型实验，对培养和锻炼学生的创新能力，发挥学生的主观能动性等都有重要的意义。     

低磁场下激光泵浦超极化惰性气体研究

为了获得高极化度的惰性气体,采用激光泵浦的方法可以使没有放射性的惰性气体同位素(如129Xe、3He)的自旋极化度得到极大增强.圆柱形的玻璃泵浦室内充满天然氙气、氮气、铷蒸气和氦气的混合气体,压力维持在1 MPa左右.泵浦室放置在30Gs的均匀磁场内,并被加热到318～352K.中心波长为794.7 nm的圆偏振激光均匀照射泵浦室对碱金属及惰性气体进行泵浦极化.其获得的非平衡极化度远远高于在相同磁场里玻尔兹曼平衡值.增强的核自旋极化度,可以使惰性气体同位素核磁共振的灵敏度提高104～105倍.     

强激光脉冲在部分离化等离子体中的自聚焦

采用变分法推导出有限长激光脉冲在部分离化等离子体中的参数演化方程,其中包含群速度色散和自相位调制的影响,通过分析焦斑半径和脉冲宽度满足的耦合方程,详细讨论了等离子体密度对激光脉冲传播特性影响。研究结果表明:在部分离化等离子体中,对于给定强度的激光脉冲,随着等离子体密度增大,自相位调制会进一步增强激光脉冲的自聚焦;当等离子体密度增大时,激光脉冲传播频率由负向啁啾变化转变为正向啁啾频率变化,而且随着传播距离增大,激光脉冲红移减小而蓝移增大。研究结果对有限长激光脉冲电离诱导自注入加速电子的方案具有理论指导意义。     

锆基非晶合金激光微织构处理及摩擦磨损性能

研发了一种基于纳秒激光表面微织构的功能化表面制备工艺.此工艺将激光表面加工与低温热处理相结合,先使用一定工艺窗口下的激光加工过程实现非晶合金表面微观形貌的织构化,再使用低温热处理过程调控激光织构非晶合金的表面能/表面化学.研究结果表明:激光加工与低温热处理共同作用下制备的非晶合金表面展现出了表面微纳结构与表面化学的改变,从而实现了超亲水向超疏水特性的转变.同时,微摩擦实验结果表明激光织构化超疏水表面可以在润滑介质的帮助下有效提升其抗摩擦磨损性能.     

飞秒激光烧蚀炸药的冲击压力数值模拟

飞秒激光能够在极短时间内烧蚀炸药产生高温高压等离子体,飞秒激光烧蚀炸药技术可用于精密加工炸药元件和安全处理废旧弹药.为深入探讨飞秒激光烧蚀炸药作用规律,采用非线性有限元计算方法,建立了飞秒激光烧蚀炸药过程的起爆计算模型,对飞秒激光烧蚀LX-17和LX-10两种炸药过程进行了数值模拟计算,获得了不同飞秒激光能量作用下等离子体和炸药中的压力分布规律.计算结果表明,在飞秒激光烧蚀炸药的过程中,烧蚀产物等离子体和激光作用区外附近炸药的初始压力较高,但是由于激光烧蚀区域极小,炸药内冲击波压力迅速衰减,没有发生起爆现象.     

光固化镭射玻璃的研制

开发了一种新型安全装饰材料——镭射玻璃。它是以光敏树脂、玻璃和塑料镭射膜复合而成的。叙述了光敏树脂的合成、原材料的选择及作用机理。实验证明此方法生产镭射玻璃固化速度快,其产品具有较高的强度和良好的耐候性     

激光支持等离子体爆轰波流场研究

采用高速纹影摄影法记录激光支持等离子体爆轰波流场的演化,得到流场冲击波阵面形状和尺寸随时间变化规律。建立激光支持等离子体爆轰波流场演化的物理模型,采用计算流体力学方法模拟计算激光击穿空气后,激光作用时间内及激光作用结束后等离子体流场演化过程。结果表明,纹影摄影法能有效观测到激光支持等离子体爆轰波的传播情况。等离子体爆轰波在激光作用初期为椭球形,随着时间的增加逐渐转变为球形。计算的等离子体爆轰波流场密度分布图与实验结果基本吻合。